Składniki mineralne w patogenezie otyłości i jej powikłaniach

(1)

Składniki mineralne w patogenezie otyłości i jej powikłaniach

The influence of minerals in the pathogenesis of obesity and its complications

StreSzczenie

Otyłość stanowi jeden z głównych problemów zdrowotnych XXI wieku. Na całym świecie podejmowane są działania mające na celu walkę z otyłością i zapobieganie jej skutkom. Przy- czyny epidemii otyłości są złożone, jednak największe znaczenie w rozwoju otyłości prostej ma utrzymujący się przez długi okres czasu dodatni bilans energetyczny, wynikający z nadmiernej podaży energii w stosunku do wydatku energetycznego związanego z podstawową przemianą materii, aktywnością fizyczną i termogenezą. Ryzyko wystąpienia powikłań spowodowanych otyłością wiąże się z ilością tkanki tłuszczowej, jej lokalizacją oraz czasem trwania choroby. Nadmierna ilość tkanki tłuszczowej zgromadzona zwłaszcza w obrębie jamy brzusznej, przyczynia się do wielu niekorzystnych zmian metabolicznych ustroju. Dochodzi do zaburzeń czynności tkanki tłuszczowej, które wynikają z wewnątrzkomórkowego nagromadzenia lipi- dów, stresu oksydacyjnego, insulinooporności, zmian w sekrecji adipokin i mediatorów stanu zapalnego. Stężenie pierwiastków śladowych (cynku, miedzi, manganu, selenu, jodu i żelaza) mają znaczący wpływ na aktywność enzymów antyoksydacyjnych, a tym samym na walkę ze stresem oksydacyjnym, zapobiegając licznym uszkodzeniom w organizmie. W wielu badaniach udowodniono zmniejszone stężenie mikro i makroelementów oraz witamin u osób z nadmierną masą ciała. Literatura dostarcza mocnych dowodów na udział pierwiastków śladowych w licznych przemianach metabolicznych ustroju, a także poprawę profilu metabolicznego, w tym redukcję masy ciała w wyniku zastosowanej suplementacji.

(Forum Zaburzeń Metabolicznych 2018, tom 9, nr 4, 141–151) Słowa kluczowe: otyłość, składniki mineralne, stres oksydacyjny

AbStrAct

Obesity is one of the main health challenge of the 21^st century. All over the world actions are taken to fight against obesity and prevent its consequences. The causes of the obesity epidemic are complex, but the most important in the development of primary obesity is the positive energy balance that lasts for a long time, resulting from excessive energy supply in relation to the energy expenditure associated with, physical activity and thermogenesis. The risk of complications caused by obesity is related to the amount of adipose tissue, its location and the duration of

Marta Kubasik¹, Paweł Bogdański¹, Joanna Suliburska²

1Katedra i Zakład Leczenia Otyłości, Zaburzeń Metabolicznych oraz Dietetyki Klinicznej Uniwersytet Medyczny

im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu 2Instytut Żywienia Człowieka i Dietetyki, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Adres do korespondencji:

Marta Kubasik

Katedra i Zakład Leczenia Otyłości, Zaburzeń Metabolicznych oraz Dietetyki Klinicznej UM im. K. Marcinkowskiego ul. Szamarzewskiego 84, 60–569 Poznań email: marta.kubasik@gmail.com

(2)

the disease. Excessive fat accumulated especially in the abdominal contributes to many adverse metabolic changes in the body. Fatty dysfunction occurs, which results from intracellular lipid accumulation, oxidative stress, insulin resistance, changes in adipokine secretion and inflamma- tory mediators. The concentration of trace elements (zinc, copper, manganese, selenium, iodine and iron) have a significant influence on the activity of antioxidative enzymes, and therefore the fight against oxidative stress, preventing numerous injuries in the body. Many studies have shown reduced levels of micro and macroelements and vitamins in people with excessive body mass.

The literature provides strong evidence for the contribution of trace elements in numerous metabolic changes in the body, as well as the improvement of the metabolic profile, including the reduction of body weight as a result of the supplementation used.

(Forum Zaburzeń Metabolicznych 2018, tom 9, nr 4, 141–151) Key words: obesity, minerals, oxidative stress

WSTęp

Otyłość uznano za chorobę przewlekłą już ponad 50 lat temu. Stanowi jeden z głów- nych problemów zdrowotnych XXI wieku.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO, World Health Organization) wpisała ją na Międzynarodową Listę Chorób i Proble- mów Zdrowotnych (tzw. klasyfikacja ICD-10 [International Statistical Classification of Diseases and Related Problems]). Na począt- ku XX wieku roczne spożycie cukru wyno- siło 5 kg na osobę, obecne nawet 40 kg [1].

Dynamicznie wzrasta konsumpcja wysoko przetworzonej żywności, w tym rafinowa- nych węglowodanów. Światowa Organizacja Zdrowia alarmuje, że problem otyłości dotyczy około 650 mln ludzi na świecie (w Pol- sce na otyłość choruje 23,2% populacji) i uznaje otyłość za najgroźniejszą chorobę przewlekłą. Nadmierna masa ciała stanowi piąty co do częstości czynnik ryzyka zgonów na świecie, a prawie 2,8 mln dorosłych ludzi umiera rocznie w wyniku nadwagi lub oty- łości [2]. Wyniki badania WOBASZ II wy- kazały, że w polskiej populacji odsetek osób dorosłych z otyłością wynosił dla mężczyzn 24,4% i 25% dla kobiet [3]. Niepokojący jest fakt, że coraz większą grupę osób z otyłością stanowią dzieci [4].

Przyczyny epidemii otyłości są złożone, jednak podstawową przyczyną jej rozwoju jest

nieprawidłowe odżywienie, które skutkuje dodatnim bilansem energetycznym. Oty- łość jest wymieniana w Międzynarodowej Statystycznej Klasyfikacji Chorób i Prob- lemów Zdrowotnych Światowej Organiza- cji Zdrowia jako „choroba spowodowana nadmierną podażą energii”. Otyłość prosta dotyczy 80–90% ogółu przypadków zachorowań, natomiast otyłość wtórna towarzyszy licznym chorobom (m.in. zabu- rzeniom endokrynologicznym, chorobom genetycznym, chorobom organicznym podwzgórza, zespołom uwarunkowanym genetycznie, lub schorzeniom jatrogen- nym) [5]. Wśród konsekwencji zdrowotnych otyłości wskazuje się: powikłania sercowo- naczyniowe (m.in. nadciśnienie tętnicze, choroba niedokrwienna serca, zaburzenia lipidowe), oddechowe (m.in. bezdech senny i astma), neurologiczne (m.in. udar mózgu), żołądkowo-jelitowe i wątrobowe (m.in.

cukrzyca typu II i stan przedcukrzycowy), endokrynologiczne (m.in. zaburzenia płod- ności i przedwczesne dojrzewanie), kostno- -szkieletowe (m.in. choroby zwyrodnienio- we stawów), nerkowe, a także konsekwencje psychospołeczne (m.in.: niska samoocena, lęk, depresja, zaburzenia odżywiania) oraz wyższe ryzyko zapadalności na niektóre no- wotwory [6]. Ryzyko wystąpienia powikłań spowodowanych otyłością u poszczegól-

(3)

nych osób wiąże się z ilością tkanki tłusz- czowej, jej lokalizacją (otyłość brzuszna lub otyłość pośladkowo -udowa) oraz czasem trwania choroby zasadniczej [7]. W praktyce klinicznej stan odżywienia pacjenta jest mierzony za pomocą wskaźnika masy ciała (BMI, body mass index ). Za otyłość uznaje się stan, gdy wskaźnik BMI jest większy lub równy 30 kg/m². Wskaźnik nie uwzględnia dodatkowych istotnych klinicznie czynni- ków, takich jak: płeć, wiek, obrzęków czy masy mięśniowej [8]. Według najnowszych wytycznych American Association of Clini- cal Endocrinologists (AACE) oraz Ameri- can College of Endocrinology (ACE) z 2016 roku wyróżnia się trzy stopnie otyłości, które oprócz wskaźnika BMI uwzględniają również powikłania tej jednostki chorobo- wej: otyłość 0 stopnia ≥ 30 kg/m², bez powi- kłań otyłości; otyłość I stopnia ≥ 25 kg/m² i ≥ 1 powikłanie o lekkim lub umiarkowanym nasileniu; otyłość II stopnia ≥ 25 kg/m² i ≥ 1 ciężkie powikłanie otyłości, które wymaga istotnego zmniejszenia masy ciała w celu efektywnego leczenia [9, 10] (tab. 1).

Międzynarodowa Federacja Diabetologicz- na (IDF, International Diabetes Federation) już w 2005 roku wprowadziła pojęcie otyło- ści brzusznej definiowanej jako obwód talii powyżej 94 cm dla mężczyzn i ponad 80 cm dla kobiet (dla populacji europejskiej).

W praktyce przydany jest jednak pomiar wskaźnika talia–biodra (WHR, waist-to- -hip ratio), który oddaje stosunek obwodu talii do bioder. Dzięki niemu rozpoznajemy otyłość brzuszną inaczej nazywaną otyłością androidalną (WHR ≥ 0,8 u mężczyzn, u kobiet ≥ 1,0) lub otyłość pośladkowo-udową czyli gynoidalną (WHR < 0,8 u mężczyzn, u kobiet < 1,0) [11]. Dzięki takim pomia- rom uzyskuje się informację, w którym miej- scu ciała u pacjenta dochodzi do najwięk- szej kumulacji tkanki tłuszczowej. Inna me- todą oceny zawartości tkanki tłuszczowej w ustroju pozwalającą rozpoznać otyłość definiowaną jako odsetek zawartości tkanki

tłuszczowej w ustroju jest metoda bioelek- troimpedancji (kryteria rozpoznania to dla mężczyzn > 25%, dla kobiet >35%). Nato- miast za najlepszą metodę mierzenia zawar- tości tkanki tłuszczowej wisceralnej uznaje się tomografię komputerową (pole tłuszczu trzewnego > 100 cm² wskazuje na otyłość trzewną) [12]. Otyłość trzewna to nagroma- dzenie tkanki tłuszczowej w jamie brzusznej (VAT, vistceral adipose tissue) niepropor- cjonalnie do całkowitej zawartości tłuszczu w organizmie, poprzez zwiększenie objęto- ści adipocytów, a następnie ich hipertrofii

— a w dalszej kolejności do zmian zapal- nych tkanki tłuszczowej trzewnej. Obecnie tkanka tłuszczowa nie jest postrzegana wy- łącznie jako magazyn energetyczny. Uważa się, że aktywnie uczestniczy w przemianach metabolicznych ustroju, czyniąc ją naj- większym wewnątrzwydzielniczym narzą- dem człowieka. Tkanka tłuszczowa pełni funkcję immunologiczną, metaboliczną oraz endokrynną, związaną z wydzielanymi adipokinami, czyli substancjami mającymi wpływ na funkcjonowanie innych komórek, a także enzymami, czynnikami wzrostu oraz cytokinami [13]. Zwiększenie ilości tkanki tłuszczowej powoduje dysfunkcję hormo- nalną, powodując zwiększenie uwalniania adipokin do układu krążenia (takich jak:

leptyna, rezystyna, białko wiążące retinol, lipokaina 2, białko podobne do angiopoe- tyny 2 i wisfatyna), cytokin prozapalnych:

TNF-a (tumor necrosis factor alfa), IL-6 (in- terleukine), IL-18, białka chemotaktycznego dla monocytów CCL2 (MCP-1, monocyte chemoattractant protein 1) oraz CXCL5 (CXC, chemokine ligand 5), a zmniejsze- nie uwalniania przeciwzapalnych adipokin, między innymi adiponektyny i IL-10 [14].

W związku z powyższym, otyłość jest zwią- zana z występowaniem stanu przewlekłego zapalenia (LGI, low grade inflammation).

W stanie zapalnym tkanki tłuszczowej roś- nie aktywność lipazy lipoproteinowej (LPL, lipoprotein lipase) oraz tempo lipolizy pod-

vv Zwiększenie ilości

tkanki tłuszczowej powoduje dysfunkcję hormonalną cc

vv Otyłość jest związana

z występowaniem stanu przewlekłego

zapalenia cc

(4)

stawowej, co prowadzi to do zwiększenia stężenia wolnych kwasów tłuszczowych (WKT) w surowicy. Nadmiar WKT stymulu- je wątrobową syntezę i zwiększone uwalnianie do krwi lipoprotein o bardzo niskiej gę- stości (VLDL, very low-density lipoproteins).

Profil lipidów staje się bardziej aterogenny z powodu wzrostu stężenia lipoprotein o ni- skiej gęstości (LDL, low-density lipoprote- ins). Zwiększony udział frakcji LDL cząstek o mniejszych rozmiarach i dużej gęstości, tak zwanych małych, gęstych LDL (sdLDL, small dense low-density lipoproteins) zwięk- sza ryzyko miażdżycy, które wynika między innymi z ich zwiększonej podatności na oksydację, obniżonego powinowactwa do receptorów LDL wydłużającego czas ich przebywania we krwi oraz większej zdol- ności do wiązania się ze ścianą naczyń. Po- nadto obniża się stężenie ateroprotekcyjnej frakcji lipoprotein o dużej gęstości (HDL, high-density lipoproteins) i wzrasta stężenie triglicerydów (TG, triglicerydes), które gro- madzą się w tkankach insulinowrażliwych, między innymi mięśniach i wątrobie. Docho- dzi wówczas do nasilenia wątrobowej produkcji glukozy oraz hamowania wychwytu i utylizacji glukozy w tkankach obwodowych, co może skutkować wzrostem insulinoopor- ności [15]. Obserwuje się liniową zależność między stężeniem interleukiny-6 a insulino- opornością, będącą odzwierciedleniem blo- kowania receptorów insulinowych w tkankach przez cytokiny prozapalne [16]. Zaob- serwowano, że jedna z adipokin zależna od cynku: zinc-a-glikoproteina (ZAG) wpływa na metabolizm lipidów. Nasila katabolizm lipidów (podobnie jak czynnik mobilizują- cym lipidy LMF [lipid-mobilising factor]), powodując aktywację lipolizy bezpośrednio przez stymulację cyklazy adenylowej wystę- pującej w adipocytach [17]. W badaniach stwierdzono, że dieta wysokotłuszczowa, otyłość i stan zapalny hamują syntezę ZAG.

Wyniki również sugerują, że ZAG może być skuteczny w leczeniu otyłości [18].

Dodatni bilans energetyczny towarzyszą- cy otyłości przyczynia się do powstania szeroko pojętego stresu w komórce. Stres oksydacyjny to zaburzenie równowagi prooksydacyjno-antyoksydacyjnej organizmu i przesunięcie jej w kierunku reakcji utleniania i produkcji reaktywnych form tlenu (ROS, reactive oxygen species) [19].

Powoduje to liczne uszkodzenia w organizmie, między innymi peroksydację lipidów, uszkodzenia DNA oraz białek. Naturalny system antyoksydacyjny ustroju składa się z enzymów antyoksydacyjnych i licznych endogennych i egzogennych związków, które wchodzą w reakcje z ROS [20]. Do pierwotnych antyoksydantów zalicza się en- zymy, takie jak: katalaza (CAT, catalase), peroksydaza glutationowa (GPX, glutathio- ne peroxidase), oraz dysmutaza ponadtlen- kowa (SOD, superoxide dismutase), których główną rolą jest zapobieganie tworzeniu się wolnych rodników. Do nieenzymatycznych antyoksydantów zwanych inaczej „zmiata- czami wolnych rodników” należą witaminy:

C, E i b-karoten i inne związki.

ROLA SKŁADNIKÓW MINERALNYCH

Ważne w systemie enzymatycznej walki ze stresem okazują się pierwiastki śladowe, które wchodzą w skład enzymów antyoksydacyjnych. Składniki mineralne stano- wią grupę składników odżywczych, które należą do związków egzogennych, a więc powinny być dostarczane z pożywieniem.

Należą do nich: magnez, potas, sód, wapń, fosfor, chlor, siarka (makroskładniki) oraz jod, żelazo, miedź, fluor, cynk, mangan, molibden, selen, kobalt, chrom (mikro- składniki) [21]. W celu przeciwdziałania skutkom stresu oksydacyjnego, organizm wykształcił mechanizmy obronne oparte na wychwytywaniu wolnych rodników, hamowaniu ich tworzenia oraz chelatowaniu jonów metali przejściowych, katalizujących reakcje wolnorodnikowe. Mangan, miedź oraz cynk są składnikami enzymów z grupy vv Dodatni bilans

energetyczny towarzyszący otyłości przyczynia się do powstania szeroko pojętego stresu w komórce cc

vv Ważne w systemie

enzymatycznej walki

ze stresem okazują się

pierwiastki śladowe,

które wchodzą

w skład enzymów

antyoksydacyjnych cc

(5)

Tabela 1. Nowe kategorie otyłości — wytyczne The American Association of Clinical Endocrinologists/The American College of Endocrinology (AACE/ACE)

Table 1. New obesity classification — guidelines The American Association of Clinical Endocrinologists/The American College of Endocrinology (AACE/ACE)

Rozpoznanie BMI Obecność powikłań

Nadwaga BMI ≥ 25–29,9 kg/m² Bez powikłań otyłości Otyłość 0 stopnia BMI ≥ 30 kg/m² Bez powikłań otyłości

Otyłość I stopnia BMI ≥ 25 kg/m² ≥ 1 powikłanie o łagodnym lub średnim nasileniu Otyłość II stopnia BMI ≥ 25 kg/m² ≥ 1 ciężkie powikłanie

Tabela 2. Powikłania związane z otyłością, powodowane bądź zaostrzane przez nadmiar tkanki tłuszczowej

Table 2. Complications associated with obesity, caused or exacerbated by excess fat

Stany związane z ryzykiem rozwoju cukrzycy, zespół metaboliczny, stan przedcukrzycowy (nieprawidłowa glikemia na czczo [IFG], nieprawidłowa tolerancja glukozy [IGT])

Cukrzyca typu 2 Dyslipidemia Nadciśnienie tętnicze

Choroba sercowo-naczyniowa lub zwiększona umieralność z przyczyn sercowo-naczyniowych Niealkoholowe stłuszczenie wątroby

Zespół policystycznych jajników Niepłodność żeńska

Hipogonadyzm męski Obturacyjny bezdech senny

Astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc Choroba zwyrodnieniowa stawów

Wysiłkowe nietrzymanie moczu Choroba refluksowa przełyku Depresja

dysmutaz ponadtlenkowych (MnSOD, Cu/

ZnSOD), które katalizują reakcję dysmu- tacji anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru i tlenu. Selen to element strukturalny licznej grupy selenobiałek wy- stępujących w organizmie, niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania. Nato- miast jony żelaza wchodzą w skład CAT, która posiada bardzo wysoki potencjał oksydoredukcyjny. Wyniki wielu badań wskazują na występowanie niedoborów składników mineralnych u osób otyłych,

nie tylko związanych z niewystarczającym spożyciem składników odżywczych, ale jak zauważono — zmienionych procesów metabolicznych u tych chorych, co stanowi obszar do dalszych badań [22]. Niskie stę- żenie mikroelementów obserwowane wraz ze wzrostem objętości tkanki tłuszczowej może wynikać z niewystarczającego spo- życia składników odżywczych, zmian w ich metabolizmie oraz w ich dystrybucji. Nie- dobór lub nadmiar któregokolwiek z nich może skutkować zaburzeniami homeostazy

(6)

organizmu (tab. 2).

Cynk jest mikroskładnikiem, na który dzienne zapotrzebowanie waha się w granicach 10–15 mg na dobę. Dobrymi źród- łami są: mięso, jaja, nasiona słonecznika, dyni, kiełki, otręby pszenne, ryby i ostrygi.

Wchłanianie cynku odbywa się w dwunastnicy i jelicie cienkim, jego biodostępność waha się między 20 a 40%. Całkowita zawar- tość tego pierwiastka w organizmie ludzkim wynosi 1,5–4 g. W osoczu cynk związany jest z albuminą i a2-makroglobuliną. Jest pier- wiastkiem pełniącym w ludzkim organizmie wiele funkcji, które można podzielić na trzy podstawowe: katalityczną, strukturalną oraz regulatorową. Pierwiastek ten działa jako katalizator enzymów biorących udział w metabolizmie lipidów, węglowodanów i białek [23]. Dehydrogenaza mleczanowa i alkoholowa, fosfataza zasadowa, anhy- draza węglanowa są najpowszechniejszymi enzymami, w których występuje cynk. Jony tego metalu uczestniczą w modyfikacji transkrypcji i naprawy DNA, indukcji lub hamowaniu apoptozy. Szacuje się, że wystę- puje w ponad 300 enzymach i 2000 czynni- kach transkrypcyjnych. Pełni kluczową rolę w regulacji przewlekłego stanu zapalnego poprzez redukcję cytokin, zmniejsza stres oksydacyjny poprzez udział w syntezie en- zymów antyoksydacyjnych. Wspomniana wcześniej wewnątrzkomórkowa cynkowo- -miedzianowa dysmutaza ponadtlenko- wa (Cu-Zn SOD), natomiast pośrednio przez zdolność do inhibicji receptorów NMDA, reguluje czynność takich enzy- mów jak oksydaza NDPH czy syntaza tlen- ku azotu. Innym pośrednim mechanizmem regulacji równowagi oksydoredukcyjnej jest hamowanie, zależnej od jonów żelaza czy miedzi, peroksydacji lipidów. Ponadto cynk uczestniczy w ochronie grup sulfhydrolo- wych białek poprzez ich wiązanie. Dodat- kowo bierze udział w regulacji odpowiedzi na stres oksydacyjny za pomocą czynnika transkrypcyjnego Ntf2, jak również powo-

duje wzmożoną syntezę metalotionein, bo- gatych w tiolowe reszty cysteiny, działające jak zmiatacze wolnych rodników [24]. Inną grupą enzymów zależnych od cynku są me- taloproteinazy macierzy pozakomórkowej MMP (matrix metalloproteinases), które sta- nowią ponad 30 białek należących do grupy metcynkin. Zawierają w swojej cząsteczce atom cynku, będący katalizatorem enzymu.

Syntetyzowane są w komórkach tkanki łącz- nej, będącymi enzymami proteolitycznymi zaangażowanymi w przebudowę macierzy pozakomórkowej. Wyniki badań sugerują, że mogą mieć związek z procesem adipo- genezy i rozwojem otyłości. W badaniach uzyskano wyższe stężenia MMP-2 i MMP-9 (żelatynazy) u osób otyłych w porównaniu z osobami o prawidłowym BMI [25, 26].

W badaniach udowodniono korzystny wpływ cynku na profil metaboliczny oraz zmniejszenie masy ciała. W badaniu przeprowadzonym wśród otyłych pacjentów w wieku od 18–45 lat udowodniono znaczny spadek masy ciała i wartości BMI, jak rów- nież stężenia TG w surowicy, po podawaniu przez miesiąc glukonianu cynku w dawce 30 mg. W innym badaniu — leczenie osiemna- stodniowe cynku w dawce 20 mg na dobę

— spowodowało również znaczny spadek BMI. Suplementacja cynkiem wiązała się również z poprawą profilu lipoproteino- wego (obniżone ApoB/ApoA1, cholesterolu całkowitego i cholesterolu frakcji LDL) [27]. W przeprowadzonym badaniu stwierdzono, że stężenie tego pierwiastka jest znacznie mniejsze u otyłych pacjentów.

Zmniejszeniu stężenia cynku w surowicy towarzyszyły natomiast zwiększone stęże- nia w moczu, co wskazuje na zwiększone wydalanie cynku u osób otyłych. Wieloma badaniami objęto chorych na cukrzycę typ 2. Pierwiastek ten jest niezbędny do pra- widłowej syntezy, przechowywania i wy- dzielania insuliny w komórkach b trzustki.

Cynk odgrywa istotną rolę w utrzymaniu prawidłowej glikemii, reguluje zarówno vv Cynk jest

mikroskładnikiem,

na który dzienne

zapotrzebowanie waha

się w granicach

10–15 mg na dobę cc

(7)

wydzielanie insuliny, jak i glukagonu, dzia- łając jako czynnik sygnalizacyjny. Hamuje wydzielanie glukagonu w odpowiedzi na wy- sokie stężenie glukozy, i odwrotnie, pobudza, gdy stężenie glukozy spada. Natomiast wydzielanie insuliny z komórek b trzustki odbywa się na zasadzie ujemnego sprzę- żenia zwrotnego, w którym początkowe uwalnianie cynku (stymulowane glukozą) pobudza wydzielanie insuliny, a następnie hamuje wydzielanie tego hormonu [28–30].

Obiecujące wyniki badań pojawiły się także w związku z suplementacją wapnia. Wapń jest makropierwiastkiem, na który dzienne zapotrzebowanie wynosi 1000 mg na dobę.

Wchłanianie wapnia odbywa się w głównie w jelicie cienkim, a przyswajalność waha się od 30 do 40%. Produktami spożywczymi, z których wapń jest najlepiej przyswajalny, są mleko i jego przetwory. Udowodniono, że zwiększona podaż wapnia w diecie sprzyja zmniejszeniu masy ciała. Jak wynika z badań, dieta bogatowapniowa wykazuje korzystny wpływ na obniżenie zawartości tkanki tłusz- czowej w organizmie. Działanie to tłumaczy się wpływem wapnia na hamowanie lipogenezy, nasilenie lipolizy oraz obniżeniem wchłaniania kwasów tłuszczowych w jelicie wskutek tworzenia z nimi trudno rozpuszczalnych soli [31].

Z gospodarką wapnia związana jest witamina D, która, jak wykazują wyniki ostatnich badań, odgrywa kluczową rolę w patogenezie i prewencji chorób metabolicznych. Wi- tamina D jest czynnikiem stymulującym ak- tywny jelitowy transport wapnia, zwiększa jego wchłanianie do 40–50%. Należy pod- kreślić, że tkanka tłuszczowa jest magazy- nem witaminy D. W tym aspekcie otyłość stanowi czynnik ryzyka niedoboru witaminy D, gdyż rozpuszczalna w tłuszczach 25(OH)D jest sekwestrowana w tkance tłuszczowej, co powoduje, że staje się biologicznie nie- dostępna. Potwierdzają to dane oparte na wielu badaniach epidemiologicznych i klinicznych, gdzie obserwuje się częstsze występowanie niedoboru witaminy D u oty-

łych osób, w porównaniu z osobami o pra- widłowej masie ciała [32]. Należałoby zwrócić uwagę na komponowanie zbilansowanych diet ubogoenergetycznych uwzględniających od- powiednią podaż nabiału o obniżonej zawar- tości tłuszczu oraz suplementację witaminy D.

Miedź wchodzi w skład wielu białek enzymatycznych i nieenzymatycznych, wśród których znajdują się: oksydaza cytochromu c (białko oddychania komórkowego w mi- tochondrium), ceruloplazmina (enzym antyoksydacyjny, białko transportujące jony miedzi) hefajstyna (oksydaza żelazowa), hydroksylaza b-dopaminy (wytwarzająca neuroprzekaźniki), dysmutaza ponadtlen- kowa (Cu-Zn SOD), tyrozynaza (melani- nogeneza) czy oksydaza lizylowa (wytwarza kolagen i elastynę). Wchłanianie miedzi odbywa się w dwunastnicy i wynosi około 35–50%, co stanowi około 1–2 mg w ciągu doby. Źródłem tego pierwiastka są głów- nie produkty zbożowe. Przemiana miedzi jest ściśle powiązana z przemianą żelaza.

Miedź jest niezbędny do prawidłowego wchłaniania żelaza, natomiast zbyt duża podaż cynku może zaburzać wchłanianie tego pierwiastka. Miedzi przepisuję się rolę w metabolizmie lipidów. Wyniki badań dowodzą, że na niedobór tego pierwiastka może mieć wpływ na rozwój niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby (NAFLD, nonalcoholic fatty liver disease) [33].

Mangan jest aktywatorem wielu enzymów (hydrolazy, transferazy, dekarboksylazy) oraz bierze udział w syntezie białek, kwa- sów nukleinowych, lipidów, w metabolizmie mukopolisacharydów i wodorowęglanów oraz procesach antyoksydacyjnych, wcho- dząc w skład enzymów przeciwutleniają- cych-manganowej dysmutazy ponadtlenko- wej (Mn-SOD). W organizmie człowieka stężenie manganu największe jest w wątro- bie. Dzienne zapotrzebowanie na mangan wynosi 2–5 mg/dobę. Dobrym źródłem manganu w diecie są suche nasiona roślin strączkowych, produkty zbożowe z pełnego

vv Wapń jest

makropierwiastkiem, na który dzienne

zapotrzebowanie wynosi 1000 mg na dobę cc

vv Witamina D

odgrywa kluczową rolę w patogenezie i prewencji chorób metabolicznych cc

vv Miedź wchodzi

w skład wielu białek enzymatycznych i nieenzymatycznych cc

vv Mangan jest

aktywatorem wielu

enzymów. Dzienne

zapotrzebowanie wynosi

2–5 mg/dobę cc

(8)

ziarna, kasza gryczana i orzechy.

Magnez to najważniejszy kation wewnątrz- komórkowy (razem z potasem) aktywują- cy ponad 300 enzymów, między innymi enzymów uczestniczących w przemianach węglowodanów i metabolizmie tłuszczów.

Jest także zaangażowany w większość reakcji hormonalnych. W organizmie człowieka znajduje się około 25–35 g magnezu, z czego około 53% jest zmagazynowane w kościach, 46% w mięśniach i tkankach miękkich, a tyl- ko 1% we krwi. Magnez bierze udział w bio- syntezie białka, przewodnictwie nerwowym, kurczliwości mięśni (antagonista wapnia), procesach termoregulacji, odgrywa istotną rolę w homeostazie mineralnej organizmu i kości [34]. Zapotrzebowanie na magnez jest zróżnicowane w zależności od płci, wieku i stanu fizjologicznego. W okresie cią- ży i laktacji, a także intensywnego wysiłku fizycznego zapotrzebowanie na magnez wzrasta. Zalecana podaż tego składnika w diecie u kobiet powinna wynosić 320 mg, a mężczyzn 420 mg dziennie. Na podsta- wie badania WOBASZ przeprowadzonego w latach 2003–2005 w Polsce, stwierdzono niewystarczające spożycie magnezu w diecie zarówno u kobiet, jak i mężczyzn. Przy- swajalność magnezu z żywności wynosi oko- ło 50%. Wchłanianie jonów magnezu wystę- puje głównie w jelicie czczym i jelicie krę- tym, gdzie panuje kwaśne środowisko. Do- brym źródłem magnezu są kakao, nasiona słonecznika, migdały, kasza gryczana. mogą być również wody mineralne, zwłaszcza wysoko zmineralizowane. Wysoka zawartość tłuszczu ogranicza przyswajanie magnezu.

Jego wchłanianie hamuje również obecność wapnia, fosforu, błonnika, fitynianów [35].

W suplementach diety należy wybierać jego związki organiczne, gdyż są lepiej rozpusz- czalne, a obecność witaminy B6 w dostęp- nych preparatach zwiększa wchłanianie i transport tego pierwiastka.

Chrom uczestniczy w metabolizmie kwasów nukleinowych, lipidów, i węglowodanów.

Wszystkie jego naturalne związki zawie- rają chrom na III stopniu utlenienia, natomiast pochodne kwasu chromowego VI są produktem przemysłowym i wysoce tok- sycznymi. Chrom na III stopniu utlenienia jest mikroelementem niezbędnych do pra- widłowego funkcjonowania organizmów żywych. Dobrym źródłem w pożywieniu są drożdże, ziarna zbóż, wątroba. Dobowe zapotrzebowanie na ten pierwiastek wynosi 0,05–0,2 mg. Wchłanianie soli chromu III jest niskie i wynosi 0,4–2,5%, zmniejszają je fityniany, natomiast aminokwasy, szcza- wiany, witamina C i kwas nikotynowy mogą znamiennie zwiększać wchłanianie chromu poprzez działanie chelatujące. Rola chromu w terapiach odchudzających stała się w ostatnich latach popularnym tematem badawczym i budzi wiele kontrowersji [36].

Chrom wchodzi w skład czynnika toleran- cji glukozy (GTF, glucose tolerance factor), a jego działanie polega między innymi na zwiększeniu liczby receptorów dla insuliny oraz aktywacji receptora insulinowego przez jego fosforylację, wpływając osta- tecznie na poprawę gospodarki węglo- wodanowej. Wyniki badań nad wpływem suplementacji chromem na masę ciała nie są jednoznaczne, a wiele z nich nie wyka- zało istotnego wpływu tej suplementacji na redukcję masy ciała. Natomiast suplementacja chromem u pacjentów z cukrzy- cą typ 2 skutkowała obniżeniem glikemii na czczo, poposiłkowego stężenia glukozy oraz wzrostem wrażliwości tkanek na działanie insuliny [37]. Mimo pozytyw- nych badań, Amerykańskie Towarzystwo Diabetologiczne (ADA, American Dia- betes Association) nie zaleca stosowania suplementacji chromem przez osoby cho- re na cukrzycę. Zwraca natomiast uwagę na toksyczny i kancerogenny wpływ przy nadmiernym spożyciu suplementów za- wierających chrom, mając na uwadze fakt, że chrom może zmieniać swoje stopnie utlenienia i wpływać na równowagę pro- vv Magnez to

najważniejszy kation wewnątrzkomórkowy (razem z potasem) aktywujący ponad 300 enzymów cc

vv Chrom uczestniczy

w metabolizmie kwasów

nukleinowych, lipidów,

i węglowodanów cc

(9)

oksydacyjno-antyoksydacyjną.

Selen jest ważnym składnikiem enzymów oksydoredukcyjnych, wchodzi w skład związków organicznych: selenometioniny oraz selenocysteiny, które tworzą enzymy:

peroksydazę glutationoweą, reduktazę tio- redoksynowej, dejonidazę jodotyroninową oraz selenoprotein [38]. Selen jest niezbęd- ny do prawidłowej syntezy, aktywacji i metabolizmu hormonów tarczycy. Pierwiastek ten ma działanie profilaktycznie w zatruciu metalami ciężkimi (takimi jak kadm, ołów, arsen, rtęć, tlen) poprzez tworzenie z nimi nieaktywnych, nietoksycznych komplek- sów. Pozytywną rolę tego mikroskładnika potwierdzono w zapobieganiu chorobom zapalnym, sercowo-naczyniowym i neurolo- gicznym. Wyniki ostatnich badań wskazują na działanie przeciwnowotworowe. Związki selenu są dobrze wchłaniane, przy czym selen w postaci organicznej jest lepiej przyswajalny niż w postaci nieorganicznych (selenin, selenian). Średnio przyswajalność selenu z diety waha się w granicach 55–65%. Czyn- nikami ułatwiającymi przyswajanie selenu są: białko (metionina), witaminy A, E, C.

Dobrym źródłem selenu są owoce morza, chude czerwone mięso, otręby, kiełki zbo- żowe, pełnoziarniste produkty zbożowe, orzechy brazylijskie, ryby morskie. Zapo- trzebowanie na selen wynosi około 45 µg na dobę.

Jod jest niezbędny do wytwarzania hormo- nów tarczycy: tyroksyny i trijodotyroniny.

Hormony te wpływają między innymi na prawidłowy rozwój oraz funkcjonowanie mózgu, układu nerwowego i układu kostnego. Biorą udział w przemianach białek, tłuszczy, węglowodanów i witamin. Regulu- ją procesy wzrostu i dojrzewania komórek.

Odpowiadają za utrzymanie prawidłowej temperatury ciała. Jod posiada silne dzia- łanie antyoksydacyjne. Najwięcej jodu za- wierają owoce morza (ryby, małże, ostrygi, krewetki) oraz sól kuchenna (w Polsce, od 1997 roku wprowadzono obowiązek

powszechnego jodowania soli kuchennej).

Żelazo w organizmie występuje w hemo- globinie, mioglobinie, enzymach tkankowych oraz w formie zapasowej (ferretynie).

Wchłanianie żelaza odbywa się w dwunastnicy i wynosi około 10–15%, co stanowi oko- ło 1–2 mg żelaza w ciągu doby. Pierwiastek ten jest lepiej przyswajalny w połączeniach hemowych niż niehemowych, korzystny wpływ na wchłanianie mają produkty mięs- ne i bogate w witaminę C. Żelazo wchodzi w skład CAT, każda z podjednostek katalazy ma układ hemowy z położonym centralnie atomem żelaza, najwydajniejszego enzymu antyoksydacyjnego w komórkach, chroniąc je przed skutkami toksycznego działania nadtlenku wodoru. Obserwowany niedobór żelaza u osób otyłych tłumaczy się wpływem prozapalnych cytokin, takich jak Il-1 i Il- 6, które stanowią silne induktory wytwarzania hepcydyny w wątrobie, a ta z kolei hamuje białko błonowe obecne w makrofagach i en- terocytach — ferroportynę, obniżając tym samym stężenie żelaza w surowicy i dostęp- ność żelaza w erytropoezie [39].

WNIOSKI

Udział składników mineralnych w licznych przemianach metabolicznych wskazuje na to, że ich nieodpowiednia podaż może pro- wadzić do rozwoju wielu chorób metabolicznych i otyłości. Nadmierna ilość tkanki tłuszczowej u osób otyłych prowadzi do układowego stanu zapalnego, dysfunkcji hormonalnej, a w wymiarze biochemicznym do zachwiania równowagi prooksydacyjno- -antyoksyadacyjnej ustroju. W konsekwencji staje się przyczyną rozwoju metabolicznych powikłań otyłości (dyslipidemii aterogennej, hiperglikemii, insulinoopor- ności i in.). Leczenie osoby otyłej polega na modyfikacji stylu życia, która obejmuje między innymi zwiększenie wysiłku fizycznego, zmniejszenie kaloryczności diety, ale także odpowiednią podaż witamin i skład- ników mineralnych. Niezbędne składniki

vv Selen jest ważnym

składnikiem enzymów oksydoredukcyjnych, wchodzi w skład związków organicznych cc

vv Jod jest niezbędny do

wytwarzania hormonów tarczycy: tyroksyny i trijodotyroniny.

Hormony te wpływają między innymi na prawidłowy rozwój oraz funkcjonowanie mózgu, układu nerwowego i układu kostnego cc

vv Żelazo w organizmie

występuje

w hemoglobinie, mioglobinie, enzymach tkankowych oraz w formie zapasowej (ferretynie) cc

vv Udział składników

mineralnych w licznych przemianach

metabolicznych

wskazuje na to, że ich

nieodpowiednia podaż

może prowadzić do

rozwoju wielu chorób

metabolicznych

i otyłości cc

(10)

odżywcze muszą być dostarczane w odpo- wiednich ilościach i proporcjach z pożywie- niem. U osób otyłych częściej niż u osób z prawidłową masą ciała występują niedo- bory mikroskładników, wynikające z nie- dostatecznego spożywania, wchłaniania lub zwiększonego ich wydalania. Poznanie roli składników mineralnych jaką pełnią w regulacji szlaków metabolicznych, budzi nadzieję w identyfikacji nowych strategii terapeutycznych zapobiegających otyłości.

pIśMIENNICTWO:

1. Rocznik Statystyczny Rolnictwa 2017. Główny Urząd Statystyczny, Warszawa.

2. Obesity and overweight. Fact Sheets. World Health Organization, Updated February 2018.

3. Stepaniak U, Micek A, Waśkiewicz A, et al. Prevalence of general and abdominal obesity and overweight among adults in Poland. Results of the WOBASZ II study (2013-2014) and comparison with the WOBASZ study (2003-2005). Pol Arch Med Wewn. 2016; 126(9):

662–671, doi: 10.20452/pamw.3499, indexed in Pubmed: 27535012.

4. Inchley J. Growing up unequal: Gender and socio- economic differences in young people’s health and well-being, Health policy for children and adolescents 7. WHO. 2016; 3: 93–105.

5. Czerwińska E, Walicka M, Marcinowska-Suchowier- ska E. Otyłość – czy zawsze prosta? Postępy Nauk Medycznych. 2013(4): 307–310.

6. Tatoń J, Czech A, Bernas M. Otyłość: zespół metaboliczny. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2007.

7. Kwon H, Kim D, Kim JS. Body fFat distribution and the risk of incident metabolic syndrome: a longitudinal co- hort study. Sci Rep. 2017; 7(1): 10955, doi: 10.1038/

s41598-017-09723-y, indexed in Pubmed: 28887474.

8. Psurek A, Szymborska-Kajanek A, Wróbel M, et al.

Obesity and cardiometabolic risk. Przewodnik Leka- rza. 2008; 3: 10-17.

9. Comprehensive Diabetes Management Algorithm 2015 Consensus Statement — Executive Summary.

Endocr Pract. 2015; 21(12): 1403-1414.

10. Ostrowska L, Orywal K, Stefańska E. Otyłość. Diag- nostyka laboratoryjna w dietetyce. 2018; 8: 121–122.

11. Pouliot MC, Després JP, Lemieux S, et al. Waist cir- cumference and abdominal sagittal diameter: best simple anthropometric indexes of abdominal visceral adipose tissue accumulation and related cardiova- scular risk in men and women. Am J Cardiol. 1994;

73(7): 460–468, indexed in Pubmed: 8141087.

12. Jensen MD, Kanaley JA, Reed JE, et al. Measure- ment of abdominal and visceral fat with computed tomography and dual-energy x-ray absorptiometry.

Am J Clin Nutr. 1995; 61(2): 274–278, doi: 10.1093/

ajcn/61.2.274, indexed in Pubmed: 7840063.

13. Lemieux I, Pascot A, Couillard C, et al. Hypertrigly- ceridemic waist: A marker of the atherogenic meta-

bolic triad (hyperinsulinemia; hyperapolipoprotein B;

small, dense LDL) in men? Circulation. 2000; 102(2):

179–184, indexed in Pubmed: 10889128.

14. Ouchi N, Parker JL, Lugus JJ, et al. Adipokines in inflammation and metabolic disease. Nat Rev Immu- nol. 2011; 11(2): 85–97, doi: 10.1038/nri2921, indexed in Pubmed: 21252989.

15. Czyżewska M, et al. Zaburzenia metabolizmu lipoprotein w zespole metabolicznym. Postepy Hig Med.

2010; 64: 1–10.

16. Wroński M. Interwencja metaboliczna w trudnych sy- tuacjach klinicznych. Chirurgia po Dyplomie. 2015(5).

17. Garrido-Sánchez L, García-Fuentes E, Fernández- -García D, et al. Zinc-alpha 2-glycoprotein gene ex- pression in adipose tissue is related with insulin resistance and lipolytic genes in morbidly obese patients.

PLoS One. 2012; 7(3): e33264, doi: 10.1371/journal.

pone.0033264, indexed in Pubmed: 22442679.

18. Mracek T, Gao D, Tzanavari T, et al. Downregulation of zinc-{alpha}2-glycoprotein in adipose tissue and liver of obese ob/ob mice and by tumour necrosis factor- -alpha in adipocytes. J Endocrinol. 2010; 204(2):

165–172, doi: 10.1677/JOE-09-0299, indexed in Pubmed: 19934249.

19. Karpińska A, Gromadzka G. Oxidative stress and natural antioxidant mechanisms: the role in neu- rodegeneration. From molecular mechanisms to therapeutic strategies. Postępy Higieny i Me- dycyny Doświadczalnej. 2013; 67: 43–53, doi:

10.5604/17322693.1029530.

20. Huraux C, Makita T, Kurz S, et al. Superoxide pro- duction, risk factors, and endothelium-dependent relaxations in human internal mammary arteries.

Circulation. 1999; 99(1): 53–59, indexed in Pubmed:

9884379.

21. Węgielska I, Słaba W, Suliburska J. Terapia dietą i leczenie farmakologiczne otyłości w aspekcie problemu niedożywienia osób otyłych. Forum Zaburzeń Meta- bolicznych. 2011; 2(4): 239–244.

22. Via M. The malnutrition of obesity: micronutrient de- ficiencies that promote diabetes. ISRN Endocrinol.

2012; 2012: 103472, doi: 10.5402/2012/103472, indexed in Pubmed: 22462011.

23. Gapys B, Raszeja-Specht A, Bielarczyk H. Rola cynku w procesach fizjologicznych i patologicznych organizmu. Diagn Lab. 2014; 50(1): 45–52.

24. Marreiro Dd, Cruz KJ, Morais JB, et al. Zinc and oxidative stress: current mechanisms. Antioxidants (Basel).

2017; 6(2), doi: 10.3390/antiox6020024, indexed in Pubmed: 28353636.

25. Florys B, Głowińska-Olszewska B, Urban M. Ocena stężenia wybranych metaloproteinaz macierzy ze- wnątrzkomórkowej (MMP-2, MMP-9) u dzieci i mło- dzieży z otyłością prostą. Endokrynologia, Diabetolo- gia i Choroby Przemiany Materii Wieku Rozwojowego.

2006; 179(12): 183.

26. Derosa G, Ferrari I, D’Angelo A, et al. Matrix metalloproteinase-2 and -9 levels in obese patients. Endothelium. 2008; 15(4): 219–224, doi:

10.1080/10623320802228815, indexed in Pubmed:

18663625.

27. Payahoo L, Ostadrahimi A, Mobasseri M, et al. Effects

(11)

of zinc supplementation on the anthropometric me- asurements, lipid profiles and fasting blood glucose in the healthy obese adults. Adv Pharm Bull. 2013;

3(1): 161–165, doi: 10.5681/apb.2013.027, indexed in Pubmed: 24312830.

28. Slepchenko KG, James CBL, Li YV. Inhibitory effect of zinc on glucose-stimulated zinc/insulin secretion in an insulin-secreting b-cell line. Exp Physiol. 2013; 98(8):

1301–1311, doi: 10.1113/expphysiol.2013.072348, indexed in Pubmed: 23603373.

29. Slepchenko KG, Li YV. Rising intracellular zinc by membrane depolarization and glucose in insulin- -secreting clonal HIT-T15 beta cells. Exp Diabetes Res. 2012; 2012: 190309, doi: 10.1155/2012/190309, indexed in Pubmed: 22536213.

30. Slucca M, Harmon JS, Oseid EA, et al. ATP-sens- itive K+ channel mediates the zinc switch-off signal for glucagon response during glucose deprivation. Diabetes. 2010; 59(1): 128–134, doi: 10.2337/db09-1098, indexed in Pubmed:

19808893.

31. Gowin E, Ignaszak-Szczepaniak M, Horst-Sikorska W. Niedożywione grubasy. Farmacja współczesna.

2010; 3: 124–128.

32. Holick MF. Vitamin D deficiency. N Engl J Med. 2007;

357(3): 266–281, doi: 10.1056/NEJMra070553, indexed in Pubmed: 17634462.

33. Antonucci L, Porcu C, Iannucci G, et al. Non-alcoholic

fatty liver disease and nutritional implications: special focus on copper. Nutrients. 2017; 9(10), doi: 10.3390/

nu9101137, indexed in Pubmed: 29057834.

34. Jarosz M, Bułhak-Jachymczyk B. Normy żywienia człowieka. Podstawy prewencji otyłości i chorób nie- zakaźnych. Wyd PZWL, Warszawa 2008.

35. Karmańska A, et al. Magnez aktualny stan wiedzy.

Bromat Chem Toksykol XLVIII. 2015; 4: 677.

36. Wang Y, Su H, Gu Y, et al. Carcinogenicity of chro- mium and chemoprevention: a brief update. Onco Targets Ther. 2017; 10: 4065–4079, doi: 10.2147/OTT.

S139262, indexed in Pubmed: 28860815.

37. Wiernsperger N, Rapin J. Trace elements in glucome- tabolic disorders: an update. Diabetol Metab Syndr.

2010; 2: 70, doi: 10.1186/1758-5996-2-70, indexed in Pubmed: 21167072.

38. Klecha B, Bukowska B. Selen w organizmie człowieka – charakterystyka pierwiastka i potencjalne zastosowanie terapeutyczne. Bromat Chem Toksykol. 2016; XLIX(4): 818.

39. Feldman A, Aigner E, Weghuber D, et al. The poten- tial role of iron and copper in pediatric obesity and nonalcoholic fatty liver disease. Biomed Res Int. 2015;

2015: 287401, doi: 10.1155/2015/287401, indexed in Pubmed: 26273604.